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申请/专利权人：江苏省电力试验研究院有限公司;国网江苏省电力有限公司电力科学研究院

摘要：本发明公开了一种用于绝缘子监测的太赫兹传感器芯片及绝缘子监测方法，对绝缘子陶瓷结构进行在线监测；其包括太赫兹发射电路、太赫兹接收电路、用于产生周期性波形的低频波形发生器和数据处理电路；太赫兹发射电路向绝缘子内部发射太赫兹信号，太赫兹接收电路接收来自绝缘子内部的反射信号，并将反射信号与发射的太赫兹信号进行混频，得到差频信号；对差频信号进行数字化，得到数字化后的差频信号；对数字化的差频信号进行频率信息提取，并根据下式计算得到绝缘子内部裂痕位置。

主权项：1.一种用于绝缘子监测的太赫兹传感器芯片，其特征在于：包括：低频波形发生器；太赫兹发射电路，用于向绝缘子内部发射太赫兹信号；太赫兹接收电路，用于接收来自绝缘子内部的反射信号，并将反射信号与发射的太赫兹信号进行混频，得到差频信号；对差频信号进行数字化，得到数字化后的差频信号；数据处理电路，用于对数字化的差频信号进行频率信息提取，基于频率信息，得到绝缘子内部裂痕位置；所述绝缘子内部裂痕位置为绝缘子内部裂痕到传感器的距离，根据下式计算得到绝缘子内部裂痕位置： 其中，D表示传感器到裂痕的距离，dF表示差频频率，T表示低频波形发生器产生的波形周期，B表示太赫兹压控振荡器工作带宽，c表示电磁波在真空中的传播速度，εr表示材料的相对介电常数，μr表示材料的相对磁导率；所述太赫兹发射电路包括依次连接的太赫兹压控振荡器、太赫兹放大器、太赫兹功分器和太赫兹发射天线；其中，所述低频波形发生器的输出端与太赫兹压控振荡器的电压控制端连接，所述太赫兹功分器的一路输出通过太赫兹发射天线进入绝缘子内部，太赫兹功分器的另一路输出进入太赫兹接收电路的太赫兹混频器的本振端口；其中，太赫兹放大器采用共源放大器结构，输入端在栅极，输出端在漏极，采用补偿电路将漏极输出反馈到栅极，所述补偿电路采用输入输出端呈现电感性的无源器件；其中，太赫兹压控振荡器为差分LC压控振荡器，该差分LC压控振荡器为差分结构，振荡频率为输出频率的12，在振荡频率上，左右两端的信号是180度反相；在二次谐波上，左右两端的信号是同相，二次谐波信号从上端变压器的中心抽头处输出，使得所需的太赫兹信号功率翻倍，晶体管T1和晶体管T2组成了交叉耦合的差分结构，做为振荡器的有源电路部分为无源谐振电路提供能量，晶体管T1的寄生电容和晶体管T2的寄生电容通过衬垫电压Vctl1来调节，晶体管T3和晶体管T4通过连接漏极和源极形成两个背对背的可变电容，其等效电容可以通过电压Vctl2来调节；用于形成谐振电路的差分电感采用变压器来实现，变压器的次级线圈接另一组背对背的可变电容，当通过调节电压Vctl3来调节可变电容的容值时，初级线圈的等效电感也随之变化；电压Vctl1、电压Vctl2和电压Vctl3形成三个频率控制端口。

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